CA1194301A - Procede de chauffage pour un four de cimenterie et installation pour le realiser - Google Patents

Procede de chauffage pour un four de cimenterie et installation pour le realiser

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CA1194301A
CA1194301A CA000416388A CA416388A CA1194301A CA 1194301 A CA1194301 A CA 1194301A CA 000416388 A CA000416388 A CA 000416388A CA 416388 A CA416388 A CA 416388A CA 1194301 A CA1194301 A CA 1194301A
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CA000416388A
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Philippe Mariame
Yves Becko
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Ateliers de Constructions Electriques de Charleroi SA
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    • C04B7/36Manufacture of hydraulic cements in general
    • C04B7/43Heat treatment, e.g. precalcining, burning, melting; Cooling
    • C04B7/44Burning; Melting
    • C04B7/46Burning; Melting electric
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Abstract

Installation et procédé de chauffage pour un four de cimenterie où l'on recycle les gaz de décomposition de la matière crue et on les envoie à travers un ensemble de générateur de plasma électrique qui les porte à des températures sensiblement au dessus de 1400.degree.C et où on les projette sur la matière soumise à la clinkérisation. Installation et procédé de chauffage pour un four de cimenterie où l'on recycle les gaz de décomposition de la matière crue et on les envoie a travers un ensemble de générateur de plasma électrique qui les porte a des températures sensiblement au dessus de 1400.degree.C et où on les projette sur la matière soumise à la clinkérisation.

Description

La présente invention concerne un procédé de chauffage pour un four de cimenterie et une installation pour le réaliser.
Le chauffage d'un four de cimenterie, en particu-lier d'un four rotatif, est en général réalisé au moyen d'un brûleur de combustible dans lequel un carburant liquide, gazeux ou solide pulvérisé est brûle dans un léger excès d'air. Les gaz chauds de combustion sont ensuite envoyés, en général à contre-courant de la matière à clinkériser, à
travers le four rotatif. Sur leur trajetr les gaz chauds rencontrent ainsi d'abord le clinker aux environs de 1400°C
et finalement la matière crue sèche ou humide, suivant le cas, à des températures en dessous de 800°C soit dans le four même soit dans une tour de préchauffe en amont de celui-ci par rapport au mouvement de la matière crue.
Il est aussi connu par exemple par la DE-A-2230590*
de chauffer la matière à clinkériser au moyen d'un gaz appelé
plasma, engendré par combustion et par adjonction d'une va-peur ionisante. Ce plasma est ensuite utilisé pour produire de l'énergie électrique. Il est à remarquer que dans ce procédé connu, les gaz chauds provenant de la combustion de mazout de méthane ou de charbon dans de l'air contiennent une très grande partie d'azote, c'est-à-dire environ trois quarts de la quantité totale des gaz chauds. Or, l'azote est un gaz qui n'absorbe ni n'émet de rayonnements infrarouges dans la partie du spectre qui correspond aux températures entre 800 et 2500°C de sorte que sa contribution au chauffage du clinker, qui se fait principalement par rayonnement, est très faible. Par contre r le dioxyde de carbone et la vapeur d'eau, présents aussi bien dans les gaz de combustion que dans les gaz qui résultent de la décomposition de la matière crue, possèdent des raies d'émission dans l'infrarouge et contribuent donc efficacement au chauffage du clinker, mais ces gaz ne const.ituent qu'un quart environ des gaz chauds de * mise à la disposition du public le 7 mars 1974 combustion.
L'invention a pour but d'utiliser pour le chauf fage d'un four de cimenterie des gaz chauds à molécules dissymétriques à fort rayonnement infrarouge provenant de la décomposition de la matière crue et ce en l'absence de quantités sensibles d'air ou d'azote.
Le procédé de chauffage pour un four de cimenterie est caractérisé en ce qu'on recycle les gaz de décomposition de la matière crue et qu'on les envoie à travers un ensemble générateur de plasma électrique qui les porte à des tempé-ratures sensiblement au dessus de 1400°C et les projette sur la matière soumise à la clinkérisation.
Il est à remarquer que dans le procédé suivant l'invention le four-de cimenterie n'est pas chauffé avec des gaz de combustion, mais avec des gaz tels que le dioxyde de carbone et la vapeur d'eau libérés lors de la décomposition de la matière crue.
Il est aussi connu, par exemple par la demande de brevet EP-A-26145 de chauffer la matière crue d'abord au moyen de gaz de combustion et d'achever le chauffage à haute température au moyen d'un four à plasma, mais il est évident que dans ce cas les gaz de chauffage contiennent une part très importante d'azote provenant de la combustion.
L'invention a également pour but une installation de chauffage pour un four de cimenterie destiné à la clin-kérisation de produits, caractérisée en ce qu'elle comprend:
des moyens pour récolter des gaz sortant dudit four de cimenterie; un ensemble de générateurs de plasma électriques et un conduit amenant les gaz récoltés dans ledit ensemble de générateurs de plasma électriques, cet ensemble ayant une sortie reliée à une extrémité dudit four de cimenterie et par laquelle sortent les produits clinkérisés.
L'invention est expliquée ci-dessous par rapport à un exemple d'une forme d'exécution en se référant au
- 2 -dessin annexé. Les figures 1, 2 et 3 du dessin sont des vues schématiques d'installations suivant l'invention.
A la figure 1, un four rotatif 1 est alimenté par un ensemble de générateurs de plasma électriques 2 qui grâce à une soufflante 3 projette du gaz chaud à environ 2000°C sur de la matière à clinkériser qui descend dans le four 1. L'ensemble de génératewrs 2 peut être constitué à
la limite par un seul générateur comme décrit par exemple dans le brevet allemand DE-C3-1 24S 509* ou par un ensemble de plusieurs de tels générateurs en parallèle. Le four 1 peut être alimenté en matière crue, humide ou sèche, par un dispositif d'alimentation approprié quelconque, par exemple une tour 4 de préchauffe, dans lequel les gaz sont récoltés au moins partiellement au moyen d'un conduit de recyclage 5.
Les gaz récoltés dans le conduit 5 ne sont pas seulement les gaz chauffés dans l'ensemble des générateurs 2, mais comprennent en outre les produits de décomposition gazeuse des matières crues, c'est-à-dire surtout du dioxyde de car-bone et de la vapeur d'eau, la proportion de vapeur d'eau étant particulièrement importante dans le cas où la matière crue est introduite sous forme humide. Une proportion im-portante de vapeur d'eau ne perturbe pas le transfert de chaleur par convection qui a lieu dans la partie amont du four. D'autre part, l'absence presque totale d'azote dans les gaz de chauffage et son remplacement par des gaz tel que le dioxyde de carbone et la vapeur d'eau augmente sensible-ment l'échange de calories par rayonnement aux températures où a lieu la clinkérisation. De ce fait, le four rotatif peut être plus court et on peut y véhiculer un débit de matière première plus important.
Les gaz récoltés par le conduit 5 sont partielle-ment recyclés au moyen d'une soufflante 6 tandis que la partie de gaz non recyclée est envoyée à la cheminée via un conduit 7. La soufflante 6 envoie les gaz recyclés dans un * mis à la disposition du public le 27 juillet 1967
- 3 -refroidisseur à clinker. Elle peut être précédée ou suivie d'un appareil de filtrage ou séparation permettant d'élimi-ner des composants nuisibles à la qualité du produit final c'est-à-dire du ciment ou au moins d'un appareil de dépous-sièrage 8 sommaire. Ce refroidisseur peut être constitué
très simplement par un couloir d'évacuation 9 pour le clinker agencé de manière telle que le gaz fourni par la soufflante 6 traverse le clinker et récupère ainsi une partie de la chaleur y emmagasinée. A la sortie de ce refroidisseur, en l'occurrence à l'endroit du couloir 9, le gaz recyclé est repris par la soufflante 3 et véhiculé à travers l'ensemble des générateurs 2 où il est porté à nouveau à une température d'environ 2000°C. Dans le cas d'un procédé en voie sèche, il est avantageux d'enrichir les gaz injectés dans le four de cimenterie 1 en vapeur d'eau pour y améliorer le trans-fert de chaleur par rayonnement. Cette vapeur d'eau peut être ajoutée en un endroit quelconque du circuit, par exemple dans le refroidisseur au moyen d'un conduit 12.
En principe, aucun autre gaz ne doit être ajouté.
De ce fait, le gaz de chauffage reste composé principalement de dioxyde de carbone et de vapeur d'eau ce qui assure une transmission extrèmement efficace de la chaleur aussi bien lorsque celle-ci se fait par rayonnement que par convection.
Dans une autre installation représentée schémati-quement à la figure 2, le préchauffage dans la tour 4 vise en outre à réaliser une décarbonatation au moins partielle de la matière crue. Pour ce faire une conduite 10 reliée à la soufflante 3 ou à une soufflante séparée, non représentée, alimentée également par les gaz de recyclage réchauffés dans le couloir 9, amène du gaz à l'entrée d'un ensemble de géné-rateurs de plasma 11 disposé au bas de la tour 4. Cet ensemble 11 permet d'obtenir dans cette tour la température nécessaire à la décarbonatation de la matière crue.
Dans le cas de procédés tels que décrits par
- 4 -rapport a des installations selon les figures 1 et 2 con-venant au traitement de matières premieres seches, les gaz de recyc].age sont constitues en tres grande par-tie de dioxyde de carbone.
Le traitement de matieres premieres humides a lieu en general dans des installations sans tour de pré-chauffage, équipées d'un four rotatif très long, non repré-senté.
Une autre installation, sans four rotatif, est representee a la figure 3. La réaction de clinkérisation est réalisée dans une chambre 13 de torche a plasma/ dans un conduit 14 en aval de cette chambre 13 et, principalement dans un lit fluidisé ou entra~né 15 maintenu à une tempera-ture au dessus de 1400°C. Du lit fluidise ou entralne 15, le clinker est amene au moyen d'un conduit 16 a l'entree d'un refr3idisseur 17 alimenté en gaz froids par exemple des ga.z à 200°C amenés par un conduit 1~.
Le refroidisseur 17 se termine par un conduit 19 par le~uel le clinker peut etre extrait à une basse tempé-rature par exemple à 200°C tandis que les gaz qui se sont echauffes au contact avec le clinkex sont renvoyes a une température de par exemple 800°C via un conduit 20 dans la chambre 13 de la torche à plasma.
La matière crue est introduite par un conduit 21 dans un premier préchauffeur 22 et passe ensuite a travers un conduit 23 dans un deuxième préchauffeur 24 dont elle sort à une température de par exemple 900°C via un conduit 25 qui la mene dans la chambre 13 de la torche a plasma.
Le gaz servant au chauffage de la matière dans le deuxième préchauffeur 24 se trouve à une température de par exemple 1200°C et provient du lit fluidisé ou entralné
15 dont il sort par un conduit 26. I.e gaz quittant le deu-xième préchauffeur 2.4 par un conduit 27 est amené dans le premier prechauE:Eeur 22 et le quitte ensulte en partie par 3~L

une cheminée 28, en partie pa.r un conduit ~9 relié au con-duit 14 et.en partie par le conduit 18 relie au refroidis-seur 17.
Il est bien visible qu'aucun apport d'air n'est prévu dans les installations décrites et que seulement l'excédent des gaz de décomposition est evacue par la che minée 28 dans le cas de la figure 3 ou par la cheminée 7 dans les cas selon les figures 1 et 2.
Dans la realisation suivant la figure 3 des soufflantes non représentées peuvent e-tre prévues a tou-t endroit opportun, par exemple dans les conduits 18 et 29.
Ces soufflantes peuvent servir aussi au dosage précis des quantites de gaz vehiculees par les conduits correspondants.
De meme, il est possible de prevoir un appareil de filtrage ou de séparation et ou de dépoussierage a tout endroit opportun du circuit.

Claims (9)

Les réalisations de l'invention, au sujet des-quelles un droit exclusif de propriété ou de privilège est revendiqué, sont définies comme il suit:
1. Procédé de chauffage pour un four de cimente-rie destiné à la clinkérisation d'une matière, caractérisé
en ce qu'en l'absence d'un apport d'air on recycle des gaz de décomposition d'une matière crue soumise à la clinkérisa-tion et qu'on les envoie à travers un ensemble générateur de plasma électrique qui les porte à des températures sensible-ment au dessus de 1400°C et qu'on projette lesdits gaz de décomposition ainsi chauffés sur la matière soumise à la clinkérisation.
2. Procédé suivant la revendication 1, caracté-risé en ce que les gaz recyclés sont envoyés à travers les produits clinkérisés sortant du four de cimenterie pour refroidir ces derniers en récupérant la chaleur y emmagasi-née avant d'être recyclés à travers ledit ensemble généra-teur de plasma.
3. Procédé suivant les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on envoie une partie de gaz recyclés à
travers un préchauffeur en passant préalablement par un second ensemble générateur de plasma électriques qui porte leur température à une valeur suffisante pour réaliser la décarbonatation au moins partielle de la matière crue dans le préchauffeur.
4. Installation de chauffage pour un four de cimenterie destiné à la clinkérisation de produits, carac-térisée en ce qu'elle comprend: des moyens pour récolter des gaz sortant dudit four de cimenterie; un ensemble de générateurs de plasma électriques et un conduit amenant les gaz récoltés dans ledit ensemble de générateurs de plasma électriques, cet ensemble ayant une sortie reliée à une extrémité dudit four de cimenterie et par laquelle sortent les produits clinkérisés.
5. Installation suivant la revendication 4, caractérisé en ce que ledit conduit amène les gaz recyclés dans une soufflante en amont d'un refroidisseur à clinker et en ce que les gaz sortant du refroidisseur à clinker sont repris par une soufflante à l'entrée de l'ensemble générateur de plasma.
6. Installation suivant la revendication 5, caractérisé en ce que une partie des gaz recyclés est ame-née à l'entrée d'un second ensemble générateur de plasma électrique disposé au bas d'une tour de préchauffe.
7. Installation suivant les revendications 4, 5 ou 6, caractérisée en ce que le four de cimenterie est un lit fluidisé ou entraîné.
8. Installation suivant les revendications 5 ou 6, caractérisée en ce qu'elle comprend un appareil de fil-trage ou séparation et/ou de dépoussièrage.
9. Installation suivant les revendications 5 ou 6, caractérisée en ce que le four de cimenterie est un lit fluidisé ou entraîné et en ce qu'elle comprend un appareil de filtrage ou séparation et/ou de dépoussièrage.
CA000416388A 1981-11-26 1982-11-25 Procede de chauffage pour un four de cimenterie et installation pour le realiser Expired CA1194301A (fr)

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